대차 및 크레인(crane)용 휠(wheel)에 대한 재질 선정

  대차용 wheel 재질로 일반적으로 적용되는 강은 S45C, SCM440, SSW-Q1R등이 이다.


           
 
                 wheel 완제품                                          wheel 완제품
                             
  설계적인 wheel의 재질 선정은 답면부에 대한 제한(허용) 면압과 wheel 직경에 따른 재질 및
가공 단가로 결정 되어 진다. 작은 size는 일반 합금 강을 사용하면 되지만 큰 size는 설계적인
제한 면압만 가지고 재질을 선정하게 되면 경제적인 설계가 되지 않을 수도 있다.
(생산 관리자의 도움이필요하단 얘기다.)

  요즘 일반적으로 중량물 대차나 crane에 많이 사용 되어 지는 SSW-Q1R은 JIS규격명칭이다.
이재질은 철도 차량의 차륜으로 개발되어 졌으나 응용되어 crane및 대차용 wheel에많이 사용
되어 지고 있다. 
 
  KS 규격에는 B 6238(crane용), R 9221(철도용)에 용도를 구분하여 소개 하고있다.
(참고, 국내 규격 표시 기호는 RSW1)

  wheel 직경 선정시 wheel의 사용 재질에 대한 면압으로 계산을 하는데 명확한 값을 적용할
수 있는 것은 아니며 책마다 값도 틀리고, 설계자 경험에 의한 값을 일반적으로 적용하고 산.안
에서도 그 값을 인정하고 있다.
(한국산업 안전공단 자료 참조 - crane_wheel.hwp)

             
 
  SSW-Q1R같은 경우는 일반적으로 제한 면압을 80~100kg/cm^2 값을 적용하고 있으며  이
적용값이 인장강도의 1/100값과 유사한 값을 갖는다. (다른 재질도 마찬가지)

  그러나, ISO 16881의 기준을 보면 wheel의 극한 강도와 rail의 극한강도를의 비교에 따른 값을
적용하고 있음을 알 수 있다. 이 적용 값으로 보면 약 70kg/cm^2 정도의 값이 도출된다.
그렇다고 ISO의 값을 적용 할 필요는 없다. 그냥 참고로 그렇단 얘기다.
 
  모타 계산 처럼 값이 잘못 되었다고 해서 wheel에 문제가 발생하는 것은 아니다. 단지, wheel
수명의 문제일 뿐이다.
 재질에 따른 wheel의 직경을 계산하기 위해서는 면압 값이 중요하다고 했다. 그러나, 이 면압
값의 1/100과 유사한 값을 갖는다는 인장응력은 SCM440이 더 높다.
 각 재질의 인장응력은 SSW-Q1R는7854kg/cm^2, SCM440은 10000kg/cm^2이다.

  그러면 경제적인 설계를 위해 Wheel size를 줄이기 위한 방법으로 SCM440을 적용하면 되겠네....
라고 생각했다간 wheel의 단가만 높아질 가능성이 있으므로 주의 해야 한다.

  완제품에 대한 답면부 경도 측정값은 이 두재질 값이 크게 차이 나지 않는 것을 안다면 일반
운반용으로 사용되어 지는 장치의 wheel의 재질 선택은 설계적인 측면과 금액적인 측면이 같이
생각되어 져야 할 것이다.

참고 웹--------

1. http://www.dhf.co.jp/eng/products/treatment/wheel.html


 rev.0  13년07월30일
 rev.1  13년08월26일 : 이미지 추가 및 내용 수정

* 본글의 이미지는 구글 검색 이미지를 사용 했음.